DE3208662A1 - METHOD FOR PRODUCING PETROLEUM FROM DEPOSIT WITH THE HELP OF CARBON DIOXIDE - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING PETROLEUM FROM DEPOSIT WITH THE HELP OF CARBON DIOXIDEInfo
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Den Haag, Niederlande Vl 'The Hague, Netherlands Vl '
1A-55 59 21A-55 59 2
Beschre-ibung:Description:
Verfahren zur Erdölförderung aus Lagerstätten mit Hilfe von KohlendioxidProcess for crude oil production from deposits with the help of carbon dioxide
Die Erfindung betrifft ein flüssigkeitsbetriebenes Verfahren zur Erdölförderung, bei dem C0?, oberflächenaktive Substanz und Wasser in eine unterirdische Erdöllagerstätte eingepresst wird, wobei die für das Verfahren verwendete oberflächenaktive Substanz ein besonderes Mitglied einer chemisch relativ hochstabilen und salzbeständigen Klasse von oberflächenaktiven Substanzen ist.The invention relates to a liquid-operated method for oil production, in which C0 ? , surface-active substance and water is injected into an underground petroleum deposit, the surface-active substance used for the process being a special member of a chemically relatively highly stable and salt-resistant class of surface-active substances.
Zahreiche Patente sind für Substanzen und Techniken, die zu einem Erdölförderungsverfahren gehören, bei dem CO2, oberflächenaktive Substanz und Wasser eingepresst werden, erteilt worden. Die US-PS 2 226 119, veröffentlicht 24.12.1940; US-PS 2 233 381, veröffentlicht 25.2.1941 und US-PS 2 233 382, veröffentlicht 25.2.1941, beschreiben polyalkoxylierte alkoholische oder phenolische oberflächenaktive Substanzen, die allgemein für wässrigflüssige, flüssigkeitsbetriebene ölförderungsverfahren verwendet werden. Die US-PS 2 623 596, veröffentlicht 30.12.1952, zeigt, dass eine zusätzliche ölförderung durch ein Verfahren, bei dem hochverdichtetes flüssiges CO2 eingepresst wird, erzielt werden kann. Die US-PS 3 065 790, veröffentlicht 27.11.1962, beschreibt, dass in einem flüssigkeitsbetriebenen Verfahren die Kosteneffizienz ■ des hochverdichteten CO2 verbessert werden kann, indem zunächst ein Teil des CO2 und dann eine billigere Antriebsflüssigkeit eingepresst wird. Die US-PS 3 330 346, Numerous patents have been issued for substances and techniques pertaining to a petroleum production process in which CO 2 , surfactant and water are injected. U.S. Patent 2,226,119, issued December 24, 1940; U.S. Patent 2,233,381 published February 25, 1941 and U.S. Patent 2,233,382 published February 25, 1941 describe polyalkoxylated alcoholic or phenolic surfactants commonly used in aqueous liquid, liquid-operated oil production processes. US Pat. No. 2,623,596, published December 30, 1952, shows that additional oil production can be achieved by a process in which highly compressed liquid CO 2 is injected. US Pat. No. 3,065,790, published November 27, 1962, describes that the cost efficiency of the highly compressed CO 2 can be improved in a liquid-operated process by first injecting part of the CO 2 and then a cheaper drive fluid. U.S. Patent 3,330,346,
/2/ 2
3 2 0 3 6 6-23 2 0 3 6 6-2
1A-55 592 £ .:1A-55 592 £.:
veröffentlicht 11.7.1967, zeigt, dass nahezu jedes Verfahren zur Schaumbildung innerhalb einer Lagerstätte verbessert
werden kann, wenn als oberflächenaktive Substanz ein polyalkoxyliertes Alkoholsulfat eines Alkohols, der
bis 16 Kohlenstoffatome besitzt, verwendet wird. Die US-PS '
3 342 256, veröffentlicht 19.9.1967, offenbart, dass in
einem flüssigkeitsbetriebenen Verfahren die erdölverdrängende Wirksamkeit einer C0„-Menge durch Mitverwendung von
Wasser und einer schäumenden oberflächenaktiven Substanz innerhalb dieser Menge erhöht werden kann. Die US-PS
3 529 668, veröffentlicht 22.9.1970, zeigt, dass bei einem flüssigkeitsbetriebenen Verfahren die Effizienz einer aufgeschäumten
C02~Menge erhöht werden kann, wenn sie mit spezifisch
zusammengesetzten Gas- und Flüssigkeitsmengen versetzt wird. An der US-PS 4 088 190, veröffentlicht 9.5.1978,
wird gezeigt, dass bei einem flüssigkeitsbetriebenen Verfahren
die Hitzestabilität des C02-Schaums erhöht werden
kann, wenn ein Alkyolsulfoazetat als oberflächenaktive
Substanz verwendet wird. Die US-PS 4 113 011, veröffentlicht
12.9.1978, lehrt, dass in einem C0„-Schaumstrom die
Probleme der niedrigen Salztoleranz, die für die durch die US-PS 3 330 346 empfohlenen oberflächenaktiven Sulfate
polyalkoxylierter Alkohole mit 10 bis 16 Kohlenwasserstoffatomen
und für die durch die US-PS 4 088 190 empfohlenen oberflächenaktiven Alkylsulfoazetate typisch sind, durch
Verwendung eines oberflächenaktiven Sulfats eines Polyalkoxyalkohols
mit nur 8 oder 9 Kohlenstoffatomen vermieden worden können,.wobei die oberflächenaktive Substanz vor
dem CO „ eingepresst wird.
30published July 11, 1967, shows that almost every method of foam formation within a deposit can be improved if a polyalkoxylated alcohol sulfate of an alcohol with up to 16 carbon atoms is used as the surface-active substance. US Pat. No. 3,342,256, published 9/19/1967, discloses that in a liquid-operated process the petroleum-displacing effectiveness of a CO 2 amount can be increased by the use of water and a foaming surfactant within this amount. US Pat. No. 3,529,668, published September 22, 1970, shows that in a liquid-operated process the efficiency of a foamed CO 2 quantity can be increased if it is mixed with specifically composed quantities of gas and liquid. US Pat. No. 4,088,190, published May 9, 1978, shows that, in a liquid-operated process, the heat stability of the C0 2 foam can be increased if an alkylene sulfoacetate is used as the surface-active substance. US Pat. No. 4,113,011, published 9/12/1978, teaches that in a C0 "foam stream the problems of low salt tolerance which are encountered for the surface-active sulfates recommended by US Pat. No. 3,330,346 of polyalkoxylated alcohols having 10 to 16 hydrocarbon atoms and are typical of the surface-active alkyl sulfoacetates recommended by US Pat. No. 4,088,190, can be avoided by using a surface-active sulfate of a polyalkoxy alcohol with only 8 or 9 carbon atoms, the surface-active substance being pressed in before the CO ".
30th
Die Erfindung betrifft ein durch CO2, Wasser und oberflächenaktive Substanz begünstigtes Verfahren, um Erdöl inner-. halb einer unterirdischen Lagerstätte, die Erdöl und Salzlauge enthält, zu verdrängen und/oder zu fördern, wobei die Lagerstätte bei einem Druck, bei dem C0„ weitgehend flüssig ist, für Flüssigkeiten dicht sein muss.The invention relates to a favored by CO 2 , water and surface-active substance method to internalize petroleum. to displace and / or promote half of an underground deposit that contains crude oil and brine, the deposit having to be leak-proof for liquids at a pressure at which C0 "is largely liquid.
1A-55 5921A-55 592
Zuerst wird eino polyalko^yüerte alkoholische oder phenolische oberflächenaktive Substanz ausgewählt. Diese gewählte oberflächenaktive Substanz weist bestimmte Eigenschaften auf, wenn sie a) mit einem öl und einer Salzlauge mit weitgehend äquivalenten physikalischen und chemischen Eigenschaften wie jene des Lagerstättenöls und der Lagerstättensalzlauge gemischt wird und b) die Vermischung weitgehend bei Lagerstättentemperatur und einem Druck, bei dem CO „ weitgehend verflüssigt ist, durchgeführt wird. Für diesen Fall kann die gewählte oberflächenaktive Substanz weitgehend einheitliche und relativ stabile homogene Dispersionen der folgenden Arten bilden: 1.) CO2 dispergiert in eine.r Lösung der in Salzlauge gelösten oberflächenaktiven Substanz , 2.) C0„ und öl dispergiert in einer Lösung der in Salzlauge gelösten oberflächenaktiven Substanz und 3.) CO „ und die in Salzlauge gelöste oberflächenaktive Substanz dispergiert innerhalb des Öls.First, a polyalcoholic or phenolic surfactant is selected. This selected surface-active substance has certain properties if it is mixed a) with an oil and a brine with largely equivalent physical and chemical properties to those of the reservoir oil and the reservoir brine and b) the mixing largely at reservoir temperature and a pressure at which CO “Is largely liquefied, is carried out. In this case, the selected surface-active substance can form largely uniform and relatively stable homogeneous dispersions of the following types: 1.) CO 2 dispersed in a solution of the surface-active substance dissolved in brine, 2.) CO 2 and oil dispersed in a solution of the surface-active substance dissolved in brine and 3.) CO "and the surface-active substance dissolved in brine dispersed within the oil.
Zweitens wird die Flüssigkeit in der Lagerstätte zwischen den Einpress- und Austrittsstellen mit einer Geschwindigkeit zirkuliert, die sowohl einen Druck für die weitgehende Verflüssigung des CO2 als auch eine geeignete Strömungsrate gewährleistet, wobei die Beweglichkeit der Flüssigkeit weitgehend derjenigen der Lagerstättensalzlauge entspricht. 25Second, the liquid in the reservoir is circulated between the injection and exit points at a speed that ensures both a pressure for the substantial liquefaction of the CO 2 and a suitable flow rate, the mobility of the liquid largely corresponding to that of the reservoir brine. 25th
Drittens werden bei annähernd gleicher Zirkulationsgeschwindigkeit Teile der oberflächenaktiven Substanz, des CO2 und der Salzlauge mit weitgehend gleichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, wei diejenigen der Lagerstätten-Salzlauge, in die einströmende Flüssigkeit eingebracht. Reihenfolge und Volumina dieser Teile sind so gewählt, dass vor oder zumindest kurz nach dem Eintritt in die Lagerstätte das C0„ weitgehend homogen in einer Lösung aus oberflächenaktiver Substanz in Salzlösung dispergiert ist.Thirdly, with approximately the same circulation speed, parts of the surface-active substance, the CO 2 and the brine with largely the same chemical and physical properties, such as those of the reservoir brine, are introduced into the inflowing liquid. The sequence and volumes of these parts are chosen so that before or at least shortly after entering the deposit, the CO 2 is largely homogeneously dispersed in a solution of surface-active substance in salt solution.
1A-55 592 g .:.-..' ·..··..· "•••••••320 31A-55 592 g.: .- .. '· .. ·· .. · "••••••• 320 3
-X--X-
Viertens wird das Einpressen von CO2/ oberflächenaktiver Substanz und Salzlauge so lange fortgeführt, bis das Volumen der resultierenden Dispersion aus CO2 in einer Lösung der oberflächenaktiven Substanz in der Salzlauge ausreicht, um ein Band bzw. eine Einheit zu bilden, das bzw. die gross genug ist, um während seines bzw. ihres Transports zwischen den Einpress- und AustrittssteUen innerhalb der Lagerstätte weitgehend intakt zu bleiben.Fourth, the injection of CO 2 / surfactant and brine is continued until the volume of the resulting dispersion of CO 2 in a solution of the surfactant in the brine is sufficient to form a band or unit that is large enough to remain largely intact during its transport between the press-in and exit points within the deposit.
Um öl zur Austrittsstelle zu verdrängen, wird die Flüssigkeit ständig zwischen den Einpress- und Austrittsstellen innerhalb der Lagerstätte zirkuliert.In order to displace oil to the outlet point, the liquid is used circulates constantly between the injection and exit points within the deposit.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen genauer beschrieben, wobeiThe invention is described in more detail below with reference to the drawings, wherein
Fig. 1, 2 und 3 schematische Darstellungen der oben erwähnten drei Arten von Dispersionen zeigen. Jede der Fig. 1, 2 und 3 zeigt schematisch eine Sichtzelle, wobei jede Zelle drei überlagerte Flüssigkeitsschichten enthält. Die obere Schicht jeder Zelle besteht aus flüssigem C0„ und die untere Schicht besteht aus einer oberflächenaktiven Substanz enthaltenden Salzlaugenlösung. Die oberflächenaktive Substanz ist durch ein "+" gekennzeichnet. Die mittlere Schicht der Fig. 1 besteht aus einer Lösung von oberflächenaktiver Substanz, die CO2-Tröpfchen enthält, die durch "o" gekennzeichnet sind. Die mittlere Schicht der Fig. 2 enthält zusätzlich öltropfchen, die durch einen schraffierten Kreis "©" gekennzeichnet sind. Die mittlere Schicht der Fig. 3 enthält CO2~Tröpfchen, die in einer öllösung von CO2 dispergiert und mit einem Film der oberflächenaktiven Substanzlösung unujoben sind.Figures 1, 2 and 3 show schematic representations of the above-mentioned three types of dispersions. Each of Figures 1, 2 and 3 shows schematically a viewing cell, each cell containing three superimposed layers of liquid. The upper layer of each cell consists of liquid CO 2 and the lower layer consists of a saline solution containing surfactant. The surface-active substance is indicated by a "+". The middle layer of FIG. 1 consists of a solution of surface-active substance which contains CO 2 droplets, which are indicated by "o". The middle layer of FIG. 2 additionally contains oil droplets, which are identified by a hatched circle "©". The middle layer of FIG. 3 contains CO 2 droplets which are dispersed in an oil solution of CO 2 and which are unujobic with a film of the surface-active substance solution.
Fig. 4 bis 6 zeigen Diagramme, in denen die ölsättigung in Prozent des Porenvolumens (% PV) gegen die Flüssigkeitsmenge (in PV), die in die ölhaltigen Bohrkerne der Gesteinsformation eingepresst wurde, aufgetragen ist. 4 to 6 show diagrams in which the oil saturation in percent of the pore volume (% PV) is plotted against the amount of liquid (in PV) that was pressed into the oil-containing drill cores of the rock formation.
1A-55 5921A-55 592
Fig. 7 und 8 zeigen Diagramme zwischen veränderlichem Druck (in Atm) und der Flüssigkeitsmenge (in PV) , die in .die ölhaltigen Bohrkerne der Gesteinsformation eingepresst wurde.Figures 7 and 8 show graphs between varying pressures (in Atm) and the amount of liquid (in PV) that are in .the oily Drill cores of the rock formation was injected.
Wie aus den oben erwähnten Referenzen ersichtlich ist, wurde bis dahin geglaubt, dass in einem durch CO9 und wässrige oberflächenaktive Substanzlösung begünstigten Schaumstromverfahren zur ölförderung, verschiedene Arten von oberflächenaktiven Substanzen oder Verfahren verwendet werden könnten. Um Probleme, wie die Empfindlichkeit des Schaums gegenüber dem Druck oder der Temperatur der Lagerstätte, bzw. gegenüber dem Salzgehalt der Salzlauge in der Lagerstätte, oder gegenüber der langen Dauer des Prozesses oder ähnlichem zu vermeiden, sollte die oberflächenaktive Substanz ein Sulfat eines polyalkoxylierten Alkohols mit 8 oder 9 Kohlenstoffatomen sein und als wässrige Lösung vor dem CO,- eingepresst werden. Bekanntermassen sind jedoch solche Alkoholsulfate als oberflächenaktive Substanzen in wasserhaltigen unterirdischen Lagerstätten mit Temperaturen um 6 5 0C chemisch instabil. Bei diesen Temperaturen werden daher solche oberflächenaktive Substanzen relativ schnell zu Alkohol oder Säuren, die eine viel kleinere Oberflächenaktivität besitzen, hydrolysiert.As can be seen from the references cited above, it was previously believed that various types of surfactants or processes could be used in a foam stream process for oil production promoted by CO 9 and aqueous surfactant solution. In order to avoid problems such as the sensitivity of the foam to the pressure or the temperature of the deposit, or to the salt content of the brine in the deposit, or to the long duration of the process or the like, the surfactant should contain a sulfate of a polyalkoxylated alcohol 8 or 9 carbon atoms and as an aqueous solution before the CO, - are injected. As is known, however, such as alcohol sulphates surfactants in water-containing underground reservoirs with temperatures around 6 5 0 C are chemically unstable. At these temperatures, such surface-active substances are therefore hydrolyzed relatively quickly to alcohol or acids, which have a much lower surface activity.
Bei dem jetzt beschriebenen Verfahren kann eine oberflächenaktive Substanz aus einer hydrolysebeständigeren Klasse oberflächenaktiver Substanzen, die auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften des in der Lagerstätte enthaltenden Öls und der Salzlauge abgestimmt ist, verwendet werden. Es handelt sich um eine polyalkoxylierte alkoholische oder phenolische oberflächenaktive Substanz, welche die oben beschriebenen drei Arten von weitgehend homogenen Dispersionen bei Berührung mit den Lagerstättenflüssigkeiten und weitgehend verflüssigtem CO2 beim Druck und der Temperatur 5 der Lagerstätte bilden kann.In the method now described, a surface-active substance from a more hydrolysis-resistant class of surface-active substances, which is matched to the physical and chemical properties of the oil and brine contained in the reservoir, can be used. It is a polyalkoxylated alcoholic or phenolic surface-active substance which can form the three types of largely homogeneous dispersions described above on contact with the reservoir fluids and largely liquefied CO 2 at the pressure and temperature of the reservoir.
1A-55 592 Aö : :„.... .:..1A-55 592 Aö:: ".....: ..
Die chemische Stabilität jeder so ausgewählten oberflächenaktiven Substanz ist bedeutend grosser, als die im Handel erhältlichen oberflächenaktiven Substanzen vom Typ der Alkoholsulfate. Zusätzlich sind die so ausgewählten oberflächenaktiven Substanzen ebenso oberflächenaktiv, wenn sie in-ökonomisch geringen Konzentrationen in Salzlaugen, deren Salzgehalt zwischen jenen des nahezu reinen Wassers und jenen der nahezu gesättigen Salzlösungen liegt, gelöst sind. Die so ausgewählten oberflächenaktiven Substanzen besitzen Ad-Sorptionen für LagerStättengestein, die bezüglich denen der chemisch stabilen anionischen oberflächenaktiven Substanzen, wie beispielsweise den Petroleumsulfonaten, niedrig sind.The chemical stability of each surface-active substance selected in this way is significantly greater than that on the market available surface-active substances of the alcohol sulfate type. In addition, the surface-active substances so selected are also surface-active if they are in-economical low concentrations in brine, the salinity of which is between that of almost pure water and those of the almost saturated salt solutions are dissolved. The surface-active substances selected in this way have adsorptions for deposit rock, which with respect to those of the chemically stable anionic surface-active substances, such as the petroleum sulfonates, are low.
Wenn die gewählte oberflächenaktive Substanz so eingepresst wird, dass sie eine Dispersion von CO? in einer Lösung der oberflächenaktiven Substanz in Salzlauge vor oder bald nach dem Eintritt in die Lagerstätten bildet, kann mit diesem Verfahren ein bestimmter Druckradient innerhalb der Gesteinsschicht, durch die das CO2 transportiert wird, gewählt werden Der Wert des gewählten Druckgradienten kann in einem Bereich liegen, der weitgehend demjenigen entspricht, der durch Einpressen von CO- freier Salzlauge erhalten wird, bis zu einem Wert, der 2 bis 200 mal grosser ist. Während der Ölförderung kann die Grosse des Druckgradienten durch relativ kleine Änderungen dor Konzentrationen und/oder Mengenverhältnisse der einzupressenden Flüssigkeitskomponenten variiert werden.If the chosen surfactant is injected in such a way that it becomes a dispersion of CO ? Forms in a solution of the surface-active substance in brine before or soon after entering the deposits, this method can be used to select a certain pressure gradient within the rock layer through which the CO 2 is transported. The value of the selected pressure gradient can be in a range , which largely corresponds to that obtained by injecting CO-free brine, up to a value that is 2 to 200 times greater. During oil production, the size of the pressure gradient can be varied by relatively small changes in the concentrations and / or proportions of the liquid components to be injected.
Fig. 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen der drei Dispersionsarten, die durch eine geeignete oberflächenaktive Substanz gebildet werden, und zwar für den Fall, dass die oberflächenaktive Substanz in Kontakt zu den in der Lagerstätte enthaltenden Flüssigkeiten bei den Lagerstätten-Bedingungen steht. Die Erscheinungen solche Dispersionen sind in Hochdrucksichtgläsern leicht beobachtbar, wenn man beispielsweise eine Daniel-Hochdruckröhre mit durchsichtigem Glas an beiden Seiten, das eine Beobachtung der Grenzflächen zwischen nicht mischbaren Flüssigkeiten gestattet, verwendet.Fig. 1 to 3 show schematic representations of the three types of dispersion, which by a suitable surface-active Substance will be formed in the event that the surfactant comes into contact with those in the reservoir containing liquids under the reservoir conditions. The phenomena of such dispersions are Easily observable in high-pressure viewing glasses if, for example, a Daniel high-pressure tube with a transparent Glass is used on both sides to allow observation of the interfaces between immiscible liquids.
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AA ' JzU ο Q b Z AA ' JzU ο Q b Z
Sichtzellenversuche der folgenden Art sind zur Eignungsbestimmung einer polyalkoxylierten alkoholischen oder phenolischen oberflächenaktiven Substanz für eine besondere Lagerstätte geeignet. Eine Sichtzelle und ihr Inhalt werden weitgehend auf· dem Druck und der Temperatur der Lagerstätte gehalten. Eine Lösung der oberflächenaktiven Substanz und der zu verwendenden Salzlösung wird in die Sichtzelle eingeführt. Die verwendete Salzlauge sollte ein Teil des in der zu behandelnden Lagerstätte strömenden Wassers oder Wasser mit gleichwertigem Salzgehalt sein.Visual cell tests of the following types are for eligibility purposes a polyalkoxylated alcoholic or phenolic Surface-active substance suitable for a particular deposit. Become a visual cell and its contents largely on the pressure and temperature of the deposit held. A solution of the surfactant and the saline solution to be used is introduced into the viewing cell. The brine used should be a Be part of the flowing water in the reservoir to be treated or water with an equivalent salinity.
Das zu verwendende CO2 und das öl können in die Sichtzelle eingebracht werden und sollten den in die Lagerstätte eingepressten oder in ihr enthaltenen Flüssigkeiten entsprechen. The CO 2 to be used and the oil can be introduced into the viewing cell and should correspond to the liquids pressed into the storage facility or contained therein.
Fig. 1 bis 3 zeigen die Dispersionsarschcinungen, die während der Auswahl einer oberflächenaktiven Substanz für die Wasson-Lagerstätte bei einer Temperatur von 38 bis 43 0C und einem Druck zwischen 63 und 210 Atmosphären auftraten. Die Sichtzelle wurde mit Quecksilber unter Verwendung eines handbetriebenen Druckverstärkers unter Druck gesetzt. Durchmessungen wurden mit Hilfe einer kalibrierten Heise Bourdon Tube Gauge durchgeführt. Coleman-gereinigtes CO9 wurde aus handelüblichen Flaschen in die Zellen abgegeben. Die verwendete Salzlauge (mit oder ohne gelöste oberflächenaktive Substanz) bestand aus synthetischem Wasson-Einspritzwasser (SWIW) und als öl wurde Wasson-Rohöl verwendet. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften solcher Flüssigkeiten sind in den Tabellen 1 und aufgeführt.1 to 3 show the dispersion effects which occurred during the selection of a surface-active substance for the Wasson deposit at a temperature of 38 to 43 ° C. and a pressure between 63 and 210 atmospheres. The viewing cell was pressurized with mercury using a hand operated pressure intensifier. Measurements were made using a calibrated Heise Bourdon Tube Gauge. Coleman-purified CO 9 was released into the cells from commercially available bottles. The brine used (with or without dissolved surfactant) consisted of synthetic Wasson injection water (SWIW) and Wasson crude oil was used as the oil. The chemical and physical properties of such liquids are listed in Tables 1 and 2.
/8/8th
Al - «-
Al
32Ö8662 :. :: ·. . . "-.."
32Ö8662
78,0
26,175.9 "
78.0
26.1
Ca++
Mg++ Na +
Ca ++
Mg ++
bei 760 nunBoiling point in
at 760 now
stoff atomeNumber of coals
substance atoms
1A-55 592 41 ' * ' . . 3 2Ü86621A-55 592 41 '*'. . 3 2Ü8662
stoffatomeNumber of coal
material atoms
bei 760 mmBoiling point in
at 760 mm
In die Zelle werden mit Hilfe einer Spritzt; abgemessene M der Salzlösung und/oder der Lösung der oberflächenaktiven Substanz eingepresst. Die Zelle wurde mit einer ausgewählten Men-The cell is injected with the help of an injection; measured M the saline solution and / or the surfactant solution pressed in. The cell was created with a selected menu
unter Druck gesetzt
ge von CO^/und die Gleichgewichtstemperatur wurde eingestellt.put under pressure
ge of CO ^ / and the equilibrium temperature was established.
Nach einer Zeit von etwa 30 Minuten für die Gleichgewichtseinstellung wurde die Zelle hin- und herbewegt, um den Inhalt zu mischen.After a period of about 30 minutes for equilibrium adjustment the cell was moved back and forth to mix the contents.
Salzlauge und C0~ sind in einer so beladenen Zelle klare Flüssigkeiten. Beim Kontakt des CO ~ mit Rohöl ändert sich seine Farbe von gelb nach bräunlich und braun bzw. zu schwarz (wenn das Erdöl schwarz ist), da sich zusätzlich weitere schwere Bestandteile des Erdöls im CO2 lösen. Da jedoch box dem angewandten Versuchsverfahren nur ein einziger Kontakt zwischen C0_ und dem öl vorhanden ist, tritt ausser einer leichten Gelbfärbung keine weitere Farbänderung auf. Bei Verwendung von Raffinerieöl, wie beispielsweise Soltrol, bleibt die CO„-Flüssigkeit klar.In a cell loaded in this way, brine and CO2 are clear liquids. When the CO ~ comes into contact with crude oil, its color changes from yellow to brownish and brown or to black (if the crude oil is black), as other heavy constituents of crude oil also dissolve in the CO 2 . However, since there is only a single contact between C0_ and the oil in the experimental procedure used, there is no further change in color apart from a slight yellowing. When using refinery oil, such as Soltrol, the CO “liquid remains clear.
In der Sichtzelle, die in Fig. 1 dargestellt ist, enthält die oberste Schicht verflüssigtes CO2, die untere Schicht eine Lösung der oberflächenaktiven Substanz ("+") in Salzlauge, und die mittlere Schicht enthält eine relativ stabilde und homogene Dispersion von CO2~Tröpfchen ("o") in einer Lösung von oberflächenaktiver Substanz und Salzlauge bei Abwesenheit des Öls. Zur Untersuchung dieser Dispersion ist die Zelle mit weitgehend gleichen Volumina an CO2 und der Lösung des oberflächenaktiven Stoffes beladen. Die meisten polyalkoxylierten alkoholischen oder phenolischen oberflächenaktiven Substanzen sind in der Lage, in den meisten Salzlaugen solche Dispersionen zu bilden. Bei dem vorliegenden Verfahren ist es wichtig, dass die Dispersion vor oder bald nach dem Eintritt der Komponenten in die Lagerstätte gebildet wird und dass wenig oder kein öl in dem Bohrloch der Lagerstätte vorhanden ist. Daher ist es wichtig, dass die Mischungen, die für die Lagerstätte benötigt werden, in ihrer Zusammensetzung weitgehend homogen sind.In the viewing cell shown in Fig. 1, the top layer contains liquefied CO 2 , the bottom layer contains a solution of the surfactant ("+") in brine, and the middle layer contains a relatively stable and homogeneous dispersion of CO 2 ~ Droplets ("o") in a solution of surfactant and brine in the absence of the oil. To examine this dispersion, the cell is loaded with largely equal volumes of CO 2 and the solution of the surface-active substance. Most polyalkoxylated alcoholic or phenolic surfactants are capable of forming such dispersions in most brines. In the present process, it is important that the dispersion be formed before or soon after the components enter the reservoir and that little or no oil is present in the wellbore of the reservoir. It is therefore important that the mixtures that are required for the deposit are largely homogeneous in their composition.
Bei solchen Sichtzellenversuchen erscheinen Dispersionen von weitgehend verflüssigtem CO2 innerhalb einer Salzlauge oder einer Lösung der oberflächenaktiven Substanz in der Salzlauge als Schaum, obwohl das derart dispergierte C0„ mehr einer dispergierten Flüssigkeit als einem dispergierten Gas entspricht.In such visual cell experiments, dispersions of largely liquefied CO 2 within a brine or a solution of the surface-active substance in the brine appear as foam, although the CO 2 dispersed in this way corresponds more to a dispersed liquid than a dispersed gas.
Gewöhnlicherweise betrachtet man Dispersionen, die weniger als 30 Minuten bestehen, als instabil und wählt für die Verwendung nur diejenigen aus, die wesentlich länger stabil bleiben. Innerhalb des nicht beobachtbaren Innenraums der Sichtzelle neigt ein kleiner Teil der Flüssigkeit, der spezifisch leichter bzw. schwerer als die Dispersion ist, zur Entmischung über und unter die Dispersionsschicht. Die Salzlauge ist üblicherweise die spe zifisch schwerste Flüssigkeit, das CO2 besitzt die geringste spezifische Dichte und das öl besitzt eine spezifische Dichte zwischen jener der Salzlauge und des Öls.Usually, dispersions that exist for less than 30 minutes are considered unstable and only those that remain stable for much longer are selected for use. Within the unobservable interior of the viewing cell, a small part of the liquid, which is specifically lighter or heavier than the dispersion, tends to separate above and below the dispersion layer. The brine is usually the specific heaviest liquid, the CO 2 has the lowest specific density and the oil has a specific density between that of the brine and the oil.
1A-55 5921A-55 592
ASAS
32036623203662
Fig. 2 zeigt eine geeignete stabile und homogene Dispersion von CO2 und öl innerhalb einer Lösung der oberflächenaktiven Substanz in Salzlauge. Die CO2~Tröpfchen sind durch "o" und die öltröpfchen durch "@" gekennzeichnet. Das "+" bezeichnet die oberflächenaktive Substanz. Bei solchen Versuchen wird die Zelle mit weitgehend gleichen Volumenanteilen von CO „ und der oberflächenaktiven Substanzlösung in der Salzlauge sowie einem kleineren Volumanteil des Öls von 1 : 30 beladen, da das öl zur Destabilisierung solcher Dispersionen neigt. Zahlreiche oberflächenaktive Substanzen, die stabile Dispersionen entsprechend der Fig. 1 bilden können, sind nicht in der Lage, Dispersionen entsprechend der Fig. 2 zu bilden, selbst wenn der Anteil des Öls relativ klein ist. Beispiele dafür sind in Tabelle 3 aufgeführt.Fig. 2 shows a suitable stable and homogeneous dispersion of CO 2 and oil within a solution of the surface-active substance in brine. The CO 2 droplets are identified by "o" and the oil droplets by "@". The "+" denotes the surface-active substance. In such experiments, the cell is loaded with largely equal proportions by volume of CO 2 and the surface-active substance solution in the brine and a smaller proportion by volume of the oil of 1:30, since the oil tends to destabilize such dispersions. Many surface-active substances which can form stable dispersions as shown in FIG. 1 are unable to form dispersions as shown in FIG. 2, even if the proportion of the oil is relatively small. Examples are given in Table 3.
Im Handel erhältliche oberflächenaktive Substanzen, die geeignete Dispersionen von CO2 in einer Lösung der oberflächenaktiven Substanz in Salzlauge, nicht jedoch von CO- und öl in einer Lösung von oberflächenaktiver Substanz in Salzlauge bilden können,Commercially available surfactants capable of forming suitable dispersions of CO 2 in a solution of the surfactant in brine, but not of CO and oil in a solution of surfactant in brine,
Warenzeichentrademark
oder
Produktnameor
Product name
25 Pluronic L 61 Pluronic L 9225 Pluronic L 61 Pluronic L 92
Petronate-LPetronate-L
Hexadecyltrimethyl-30 ammoniumbromidHexadecyltrimethyl-30 ammonium bromide
Neodol 25Neodol 25
SaponinSaponin
35 Triton X-4 535 Triton X-4 5
Naphtheny!alkoholNaphtheny! Alcohol
Zusammensetzungcomposition
Block-Polymer aus Polyoxyäthylen und Polyoxypropylen-Gruppen Natriumsalz von Petroleumsulfonaten HexadecyltrimethylammoniumbromidBlock polymer made from polyoxyethylene and polyoxypropylene groups Sodium salt of petroleum sulfonates, hexadecyltrimethylammonium bromide
Aliphatische Alkohols mit 12-15 Kohlenstoffatomen .Aliphatic alcohol with 12-15 carbon atoms.
Amorphe GlykosideAmorphous glycosides
Äthoxyliertes Isoctylphenyl mit 5 Äthbxy-GruppenEthoxylated isoctylphenyl with 5 ethoxy groups
NaphtenalkoholNaphthenic alcohol
/12/ 12
1A-55 592 , .. .1A-55 592, ...
Fig. 3 zeigt eine geeignete stabile homogene Dispersion von sowohl CO9 (gekennzeichnet durch · "o") als auch einer Lösung der oberflächenaktiven Substanz in der Salzlauge, die innerhalb des Öls dispergiert sind. Bei diesen Versuchen wird die Sichtzelle mit weitgehend gleichen Volumanteilen von CO2 und oberflächenaktiver Substanzlösung sowie einem Volumanteil von öl, der das Gesamtvolumen von CO0 und oberflächenaktiver Substanzlösung übertrifft, beladen. Dies ist ein besonders genauer Test zur Untersuchung der Bildung einer einzigen Dispersionsart. Die gezeigte Anordnung der oberflächenaktiven Substanzlösung in Form von Filmen um die CO^-Tröpfchen ist spekulativ. Jedoch scheint diese Anordnung mit der durch zahlreiche Laborversuche gewonnenen Erkenntnis bei ölförderungsprozessen übereinzustimmen.Figure 3 shows a suitable stable homogeneous dispersion of both CO 9 (denoted by "o") and a solution of the surfactant in the brine which are dispersed within the oil. In these experiments, the viewing cell is loaded with largely equal proportions by volume of CO 2 and surface-active substance solution and a volume proportion of oil that exceeds the total volume of CO 0 and surface-active substance solution. This is a particularly accurate test for examining the formation of a single type of dispersion. The arrangement of the surface-active substance solution shown in the form of films around the CO ^ droplets is speculative. However, this arrangement seems to agree with the knowledge gained from numerous laboratory tests in oil production processes.
In Tabelle 4 sind typische im Handel erhältliche oberflächenaktive Stoffe, die gute, ordentliche oder schlechte Dispersionen von sowohl CO9 als auch von oberflächenaktiver Substanzlösung in öl bilden, aufgeführt. Die Salzlauge wies eine Zusammensetzung von 23,98 g Natriumsulfat, 4,78 g Calziumsulfat und 0,8 g Strontiumsulfat pro Liter destilliertes Wasser auf.Table 4 lists typical commercially available surfactants that form good, decent, or poor dispersions of both CO 9 and surfactant solution in oil. The brine had a composition of 23.98 g sodium sulfate, 4.78 g calcium sulfate and 0.8 g strontium sulfate per liter of distilled water.
1A-55 5921A-55 592
32ÜÖ66232ÜÖ662
Im Handel erhältliche oberflächenaktive Substanzen, die geeignete
Dispersionen von sowohl CO2 als auch von oberflächenaktiver
Substanzlösung in Salzlauge, die in öl dispergiert ist, bilden.
Handelsname Bewertung* Zusammensetzung Commercially available surfactants that form suitable dispersions of both CO 2 and surfactant solution in brine dispersed in oil.
Trade name Rating * Composition
Neodol 25-9Neodol 25-9
Äthoxylierte, 12-15 C-Atome enthaltende aliphatische Alkohole mit 9 Äthoxy-GruppenEthoxylated, 12-15 carbon atoms containing aliphatic alcohols with 9 ethoxy groups
Pluronic L 64Pluronic L 64
Blockpolymere aus Polyäthylen und Polypropylen-GruppenBlock polymers from polyethylene and polypropylene groups
Pluronic L 44Pluronic L 44
Blockpolymere aus Polyäthylen und Polypropylen-GruppenBlock polymers from polyethylene and polypropylene groups
Triton X-1OO 0 Polyäthoxyllertes QctylphenolTriton X-100 0 Polyethoxylated Octylphenol
(ausgenommen sind sehr salzhaltige Salzlaugen)(except for very salty brine)
Polytergent SL-62 0 Kondensationsprodukt vonPolytergent SL-62 0 condensation product of
(gut verteilt) Äthylen- und Propylenoxiden(well distributed) ethylene and propylene oxides
Neodol 25-7Neodol 25-7
Äthoxylierte 12-15 C-Atome enthaltende aliphat. Alkohole mit 7 Äthoxy-GruppenEthoxylated aliphatic containing 12-15 C atoms. Alcohols with 7 ethoxy groups
Neodol 25-3S SNeodol 25-3S S
(zu schwach)(too weak)
Neodol 25-3 SNeodol 25-3 S.
(zu schwach)(too weak)
Sulfat von 12-15 C-Atomen enthaltenden aliphatischen Alkoholen mit 3 ÄthoxygruppenSulphate of 12-15 carbon atoms containing aliphatic alcohols with 3 ethoxy groups
(sh. oben, jedoch nicht sulfatiert)(see above, but not sulfated)
Alipal CD-128**Alipal CD-128 **
Ammoniumsalz eines linearen primären äthoxylierten Alkoholsulfats Ammonium salt of a linear primary ethoxylated alcohol sulfate
* G= gut; 0 = ordentlich; S = schlecht* G = good; 0 = tidy; S = bad
** Anionische, oberflächenaktive Substanz (mit wesentlich geringerer chemischer Stabilität)** Anionic, surface-active substance (with essential lower chemical stability)
/14/ 14
1A-SS 5921A-SS 592
Ein nicht offensichtlicher und besonders wichtiger Gesichtspunkt bei dem vorliegenden Verfahren ist die Tatsache, dass die relativen Beweglichkeiten oder die effektiven Viskositäten der Dispersionen in Fig. 1, 2 und 3 innerhalb durchlässiger Gesteinsschichten sich weitgehend entsprechen. Wenn im Versuch Dispersionen durch Kerne der Lagerstättenforinationen geführt werden, wobei gleichzeitig der zur Aufrechterhaltung einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit notwendige Druck aufgezeichnet bzw. die Fallzeiten und/oder Fallgeschwindigkeiten einer Kugel in einer, die Dispersionen enthaltenden Sichtzelle gemessen wird, dann können keine Abweichungen festgestellt werden.A non-obvious and particularly important point of view in the present method is the fact that the relative mobilities or the effective Viscosities of the dispersions in FIGS. 1, 2 and 3 within permeable rock strata largely vary correspond. If in the experiment dispersions are passed through the cores of the reservoir forinations, and at the same time the pressure required to maintain a certain flow velocity recorded or the Falling times and / or falling speeds of a ball measured in a viewing cell containing the dispersions no deviations can be determined.
Fig. 4 bis 8 zeigen typische Ergebnisse, die bei Kernströmungsversuchen mit verschiedenen Zusammensetzungen von CO~» Salzlauge und salzhaltiger Lösung der oberflächenaktiven Substanz erhalten wurden. Sehr häufig stammten die Kerne aus dem Sein Andres Gestein, wobei der Durchmesser 7,5 cm und die Länge 25 cm betrug. Die Strömungsraten variierten zwischen 7,5 cm bis 30 cm pro Tag. Die Temperatur wurde bei etwa 41 0C gehalten und zur Aufrechterhaltung des Röhrendrucks von ungefähr 140 Atm in dem Kern wurde ein Gegendruckregler benützt.4 to 8 show typical results which were obtained in core flow tests with different compositions of CO 2 brine and saline solution of the surface-active substance. Very often the cores came from the Sein Andres rock, with a diameter of 7.5 cm and length 25 cm. The flow rates varied between 7.5 cm to 30 cm per day. The temperature was maintained at about 41 0 C and to maintain the tube pressure of about 140 atm in the core, a back-pressure regulator was used.
Fig. 4 zeigt die Ergebnisse aufeinanderfolgender Einpressungen von A) 0,2 PV (Porenvolumen) CO2, B) 0,1 PV Salzlauge, C) 0,2 PV CO2, D) 0,1 PV Salzlauge/ E) 0,3 PV CO2 und F) 0,3 PV Salzlauge. Als Salzlauge wurde eine SWIW-Lösung (sh. Tabelle 1), die 0,1 Gew.-% der oberflächenaktiven Substanz Neodol 25-9 enthielt, verwendet. Wie Fig. 4 zeigt, ergibt die erste 0,2 PV-Einpressung (A) des CO« nur eine geringe Verringerung der ursprünglichen ölsättigung von etwa 3 7 %. Die B-Einpressung der ersten 0,1 PV der salzhaltigen Lösung bedingt einen signifikanten Abfall der Kurve, der bei der C-Einpressung mit der zweiten 0,2 PV-Menge CO ? fortgesetzt wird, so dass im Verlauf der Einpressung von etwa 1 PV Flüssigkeit, die zu 0,7 PV aus CO2 besteht, die' verbleibende ölsättigung auf etwa 11 % vermindert wird.4 shows the results of successive injections of A) 0.2 PV (pore volume) CO 2 , B) 0.1 PV brine, C) 0.2 PV CO 2 , D) 0.1 PV brine / E) 0, 3 PV CO 2 and F) 0.3 PV brine. A SWIW solution (see Table 1) containing 0.1% by weight of the surface-active substance Neodol 25-9 was used as the brine. As FIG. 4 shows, the first 0.2 PV injection (A) of the CO «results in only a slight reduction in the original oil saturation of about 37%. The B injection of the first 0.1 PV of the saline solution causes a significant drop in the curve, which in the C injection with the second 0.2 PV amount of CO ? is continued, so that in the course of the injection of about 1 PV of liquid, which consists of 0.7 PV of CO 2 , the 'remaining oil saturation is reduced to about 11%.
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1A-55 592 AQ .... .1A-55 592 A Q .....
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse, die bei einer ähnlichen Bohrkernströmung erhalten werden, wobei aufeinanderfolyimd je 0,1 PV-Teile einer Salzlauge, die frei von oberflächenaktiven Substanzen ist ("Δ") und 0,1 PV-Teile von superkritischem CO2 ("o") eingepresst werden. Obwohl die Strö-Kiungsrate der Strömung in Fig. 5 30 cm pro Tag beträgt (in Fig. 4 betrug sie nur 7,5 cm pro Tag), wird in diesem Fall eine niedrigere ölförderungsrate und eine geringere Wirksamkeit des CO2 gefunden.Fig. 5 shows the results obtained with a similar drill core flow, using successively 0.1 parts of PV of a brine free from surfactants ("Δ") and 0.1 parts of PV of supercritical CO 2 ( "o") are pressed in. Although the flow rate of the flow in Fig. 5 is 30 cm per day (in Fig. 4 it was only 7.5 cm per day), in this case a lower oil production rate and a lower efficiency of the CO 2 are found.
Fig. 6 zeigt eine ähnliche Strömung, die mit einer Menge H von beinahe 2 PV einer simultanen Einpressung von C0? und einer SWIW-Lösung mit 0,1 Gew.-% der oberflächenaktiven Substanz Neodol 25-9 beginnt, wobei CO „ und Salzlauge in einem Volumenverhältnis von 2:1 stehen. In diesem Fall betrug die Strömungsrate 27 cm pro Tag. Es ist ersichtlich, dass im Vergleich zu Fig. 5 bei derselben Aufeinanderfolge von C0„ und Salzlauge, die frei von an oberflächenaktiven Substanzen ist, eine erhöhte ölförderung erreicht wird, dass jedoch im Vergleich zu Fig. 4 die Ölförderungsrate langsamer und die Wirksamkeit des CO„ im Vergleich zu Fig. 4 kleiner ist. Die kleinere ölförderungsrate in Fig. 6 wird hauptsächlich durch das simultane Einpressen der Salzlauge bewirkt, die das CO2 abschirmt, so dass dieses das verbliebene öl nicht direkt berühren und verdrängen kann. Die auf die H-Einpressung folgende K-Einpressung besteht aus einer in SWIW verteilten Neodol 25-9 Lösung.Fig. 6 shows a similar flow that with an amount H of almost 2 PV of simultaneous injection of C0 ? and a SWIW solution with 0.1% by weight of the surface-active substance Neodol 25-9 begins, with CO 2 and brine in a volume ratio of 2: 1. In this case the flow rate was 27 cm per day. It can be seen that in comparison to FIG. 5, with the same sequence of CO 2 and brine, which is free of surface-active substances, an increased oil production is achieved, but that compared to FIG "Compared to FIG. 4 is smaller. The lower oil delivery rate in FIG. 6 is mainly caused by the simultaneous injection of the brine, which shields the CO 2 so that it cannot directly touch and displace the remaining oil. The K-injection following the H-injection consists of a Neodol 25-9 solution distributed in SWIW.
Der Druckgradient zwischen den Einpress- und den Austrittsstellen in einer Lagerstätte kann durch relativ einfache Änderungen in der Zusammensetzung, beispielsweise durch Änderung des Mengenverhältnisses zwischen oberflächenaktiver Substanz und Salzlauge oder zwischen CO2 und Salzlauge und/ oder durch Änderung der Sequenz solcher Flüssigkeiten eingestellt werden. Mit Hilfe solcher Änderungen kann der Druckgradient leicht auf einen Wert, der 2 bis 100 mal höherThe pressure gradient between the injection and exit points in a deposit can be adjusted by relatively simple changes in the composition, for example by changing the quantitative ratio between surface-active substance and brine or between CO 2 and brine and / or by changing the sequence of such liquids. With the help of such changes, the pressure gradient can easily be increased to a value that is 2 to 100 times higher
1A-55 592 :::1A-55 592 :::
ist/ als jener, der sich bei der Einpressung der Salzlauge allein ergibt, geregelt werden, wobei der Salzgehalt der
Salzlauge weitgehend dem des Wassers in der Gesteinsschicht (Swept-Zone) der Lagerstätte entspricht. Im allgemeinen verkleinert
sich der Druckgradient während dem Einpressen des CO« und vergrössert sich während der Einpressung einer
Salzlösung mit oberflächenaktiver Substanz/ wobei der Druckgradient mit der Konzentration der oberflächenaktiven Substanz
in dieser Lösung zunimmt.
10is / are regulated as that which results from the injection of the brine alone, whereby the salinity of the brine largely corresponds to that of the water in the rock layer (swept zone) of the deposit. In general, the pressure gradient decreases during the injection of the CO 2 and increases during the injection of a salt solution with a surface-active substance / the pressure gradient increasing with the concentration of the surface-active substance in this solution.
10
Wenn das C0~ und die Lösung der oberflächenaktiven Substanz in der Salzlauge vor ihrem Eintritt in die Lagerstätte nicht miteinander gemischt werden, sollte die Teilchengrösse der alternierenden Gas- und Flüssigkeitskomponenten nicht mehr als 40 % des zur Bandbildung ausreichenden Volumens betragen. Dieses Band bleibt während des Transports zwischen den Einpress- und Abgabestellen in der Lagerstätte im allgemeinen erhalten. Die zur Bänderbildung notwendigen Volumina sind für unterschiedliche Lagerstätten verschieden, sie können jedoch mit Hilfe bekannter Verfahren mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden. Beispielsweise haben Laborversuche gezeigt, dass durch Einpressen eines Volumens, das ungefähr 0,3 PV eines von einer Lösung der SWIW-SaIzlauge mit 0,1 % Neodol 25-9 (vor einer weiteren Einpressung des C0-) durchströmten Bohrkerns beträgt, ein Druckgradient, der jenem entspricht, der notwendig ist, um die Salzlauge mit einer gewählten Geschwindigkeit in die ersten 0,35 PV der nachfolgenden CO„ Einpressung einpumpen zu können, erzielt wird. Danach nimmt der Einpressdruck ab und wird auf 0 die Hälfte bzw. ein Drittel des Benötigten vermindert, je nach der gewählten Strömungsgeschwindigkeit der Salzlauge. In dieser Zeit beträgt die eingepresste COp-Menge ungefähr 0,5 PV.When the C0 ~ and the surfactant solution are not mixed with one another in the brine before it enters the deposit, the particle size should be of the alternating gas and liquid components not more than 40% of the volume sufficient for band formation be. This tape remains in the storage facility during transport between the injection and discharge points generally received. The volumes required for band formation are different for different deposits, however, they can be determined with sufficient accuracy using known methods. For example, have Laboratory tests have shown that by injecting a volume that is approximately 0.3 PV of a solution of the SWIW brine with 0.1% Neodol 25-9 (before a further injection of the C0-) through-flow drill core is a pressure gradient, which corresponds to that which is necessary to bring the brine at a selected rate into the first 0.35 PV to be able to pump in the subsequent CO "injection" achieved will. Thereafter, the press-in pressure decreases and is reduced to half or a third of what is required, respectively according to the selected flow rate of the brine. During this time the injected COp amount is approximately 0.5 PV.
5 Wenn das CO2 und die wässrige Salzlauge aufeinanderfolgend, unter Verwendung von Mengen die kleiner als 30 % des zur . Aufrechterhaltung eines unversehrten Bandes notwendigen Volumens,oder unter Verwendung noch kleinerer Mengen bzw.5 If the CO 2 and the aqueous brine are used successively, using amounts less than 30% of the. Maintaining an intact volume of the necessary volume, or using even smaller quantities or
-w--w-
unter einer Vormischung der Flüssigkeiten, eingepresst werden, dann sollten sie vor oder bald nach dem Eintritt in die Lagerstätte weitgehend homogen vermischt sein. Dies ist auch wegen der weitgehend radialen Strömungsgeometrie in der durchströmten Lagerstelle notwendig. Bei einem besonders bevorzugten Verfahren ist es vorteilhaft, am Anfang eine Reihenfolge jedes Volumteils, mit 20 bis 30 %under a premix of the liquids, then they should be injected before or soon after entry be largely homogeneously mixed in the deposit. This is also because of the largely radial flow geometry necessary in the bearing point through which there is a flow. In a particularly preferred method, it is advantageous to start at the beginning an order of each volume part, with 20 to 30%
notwendigen Volumens,necessary volume,
des zur Bildung eines unversehrten Bandes/ das aus Salzlauge mit oberflächenaktiver Substanz und CO ~ besteht, einzupressen. Dies sollte vor dem Einpressen einer aufeinanderfolgenden Reihe kleinerer Mengen oder eines gleichzeitigen Stroms dieser Flüssigkeiten erfolgen, um ein zusätzliches Volumen zu erzielen, das zur Bandbildung notwendig ist. Das Band kann dann mit einer billigeren Antriebsflüssigkeit verdrängt werden.the one used to form an intact band / that made from brine with surface-active substance and CO ~ exists, to be injected. This should be done before pressing a successive series of smaller quantities or one at a time Flow of these liquids take place in order to achieve an additional volume, which is necessary for band formation. That Band can then be displaced with a cheaper drive fluid.
Bei dem vorliegenden Verfahren ist das Erreichen einer homogenen Mischung in der Nähe des Einpressorts besonders vorteilhaft. Der Operator kann einen für die Strömungsgeschwindigkelt zwischen den Einpress- und Austrittsstellen notwendigen Druckgradienten auswählen und aufrechterhalten. Die Auswahl kann durch Messung des Einpressdrucks, der zur Aufrechterhaltung der Strömungsgeschwindigkeit der Salzlauge notwendig ist, oder durch Messung des für die Einpressgeschwindigkeit der Salzlauge notwendigen Druckgradienten erfolgen. Durch Beobachtung dieser Gegebenheiten wird der Operator aufrnwerksam, sobald das Band aus CO^-Schaum oder aus einer Schaumemulsion bzw. einer Mischung aus CO2 und Flüssigkeit, das eine geringere Beweglichkeit besitzt, in eine porösere Gesteinsschicht (thief zone) ähnlich einer durchlässigen Ader, durch welche die Flüssigkeit bei demselben Druckgradienten schneller fHessen kann, eintritt. Das Eintreten in diese Gesteinsschicht verursacht relativ schnelle Änderungen des Drucks und/oder der Geschwindigkeit, 5 die notwendig sind, um eine gewählte Strömungsrate oder einen Gradienten zu erzielen. Durch Änderung der Zusammensetzung der einströmenden Flüssigkeit kann der OperatorIn the present method, achieving a homogeneous mixture in the vicinity of the press-in location is particularly advantageous. The operator can select and maintain a pressure gradient necessary for the flow velocity between the press-in and exit points. The selection can be made by measuring the injection pressure, which is necessary to maintain the flow rate of the brine, or by measuring the pressure gradient necessary for the injection rate of the brine. By observing these conditions, the operator becomes nervous as soon as the band of CO ^ foam or a foam emulsion or a mixture of CO 2 and liquid, which has a lower mobility, into a more porous rock layer (thief zone) similar to a permeable vein, through which the liquid can flow faster with the same pressure gradient. Entering this rock layer causes relatively rapid changes in pressure and / or velocity necessary to achieve a selected flow rate or gradient. By changing the composition of the inflowing liquid, the operator can
die Beweglichkeit dieser Flüssigkeit so vermindern/ wie es zur Aufrechterhaltung einer durchschnittlichen Strömungsrate oder eines Gradienten mit einem bestimmten Wert notwendig
ist.
5reduce the mobility of this liquid as necessary to maintain an average flow rate or gradient of a certain value.
5
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, in dem die Änderung des Drucks (in Atm) gegen aufaddierte Volumina von aufeinanderfolgend eingepressten Teilen des superkritischen CO2 ("o") und Salzlaugen/Neodol 25-9-Lösungen ("Δ") bei einem Bohrkernflutungsexperiment eingezeichnet sind. Die Bohrkerne stammen aus dem San Andres-Gestein und besitzen eine Länge von 25,4 cm und einen Durchmesser von 7,5 cm.7 shows a diagram in which the change in pressure (in atm) against added volumes of successively injected parts of the supercritical CO 2 ("o") and brine / Neodol 25-9 solutions ("Δ") in a drill core flooding experiment are shown. The drill cores come from the San Andres rock and have a length of 25.4 cm and a diameter of 7.5 cm.
Der Bohrkern, der für das Experiment in Fig. 7 verwendet wurde, hat eine Durchlässigkeit für Salzlauge von 5,3 mdarcys, eine Porosität von 12,5 %, ein Porenvolumen von 138 ml und nach der Wasserflutung eine verbleibende ölsättigung von 43,0 % PV. Für das dargestellte Experiment wurde als öl ein leichtes Kerosin mit dem Handelsnamen Soltrol 130 verwendet, das bei Druck und Temperatur der Wasson-Lagerstätte vollständig mit C0_ mischbar ist. Die verwendete Salzlauge enthielt 0,1 % Neodol 25-9 als oberflächenaktive Substanz. Die Temperatur wurde bei 41 0C gehalten/ Die Flüssigkeiten wurden gegen den Gegendruck von 41 Atm eingepresst, Der C0--Durchbruch wurde durch direkte Beobachtung der Flüssigkeiten registriert. Die Druckänderungen (sh. Y-Achse) wurden quer über die Länge des Bohrkerns gemessen. Typische Ergebnisse solcher Experimente zeigen, dass Schäume oder Dispersionen von weitgehend flüssigem Kohlendioxid in der Nähe der Eintrittsöffnung gebildet werden und ohne zu verstopfen durch den Bohrkern durchschreiten. Der CO„-Durchbruch wird im allgemeinen bei 0,2 bis 0,3 PV stark verzögert. Die verbleibende ölsättigung wurde auf weniger als 15 % Porenvolumen vermindert, was mit·der Verminderung, die durch konti-5 nuierliches Einpressen einer wesentlich grösseren Menge an CO„, wobei keine Salzlösung mit oberflächenaktiver Substanz eingepresst wird, vergleichbar ist.The drill core used for the experiment in Fig. 7 has a permeability to brine of 5.3 mdarcys, a porosity of 12.5%, a pore volume of 138 ml and, after the water flooding, a remaining oil saturation of 43.0% PV. For the experiment shown, a light kerosene with the trade name Soltrol 130 was used as the oil, which is completely miscible with C0_ at the pressure and temperature of the Wasson deposit. The brine used contained 0.1% Neodol 25-9 as a surface-active substance. The temperature was kept at 41 ° C. / the liquids were pressed in against the counter pressure of 41 atm. The CO breakthrough was registered by direct observation of the liquids. The pressure changes (see Y-axis) were measured across the length of the drill core. Typical results of such experiments show that foams or dispersions of largely liquid carbon dioxide are formed in the vicinity of the inlet opening and pass through the drill core without clogging. The CO 2 breakthrough is generally greatly delayed at 0.2 to 0.3 PV. The remaining oil saturation was reduced to less than 15% pore volume, which is comparable to the reduction achieved by continuously injecting a significantly larger amount of CO 2, without injecting a salt solution with a surface-active substance.
. /19. / 19th
1Α-55 592 23 · -**· ' " 3 2ϋβ*6621Α-55 592 23 · - ** · '"3 2ϋβ * 662
Fig. 8 zeigt die Veränderung des differentiellen Drucks (in Atm) in Abhängigkeit von aufaddierten Mengen (in PV) der eingepressten Flüssigkeiten in ähnlichen Uberflutungsexperimenten. Die Bohrkerne stammen aus dem San Andres-Gestein und besitzen eine Länge von 55 bis 6 2,4 cm und einen Durchmesser von 2,5 cm. Diese Kerne werden mit Teflon-Bändern umwickelt, in Aluminiumfolie eingerollt, dann zwischen Halterungen aus rostfreiem Stahl in eine Teflon-Röhre eingespannt, anschliessend in eine Gummimanschette eingeführt und zuletzt in einer triaxialen Kernhalterung befestigt. Die beladerie Kernhalterung wird horizontal in einem Bad konstanter Temperatur befestigt und evakuiert. Der Kern wird dann gesättigt und seine Durchlässigkeit für Salzlauge bestimmt. Der Kern wurde bis zu einer Ausgangssättigung an öl mit einem ölstrom von 300 cm pro Tag durchströmt. Anschliessend wurde eine Salzlauge mit 300 cm pro Tag eingepresst, um eine wassergeflutete verbleibende ölsättigung zu erreichen.Fig. 8 shows the change in differential pressure (in Atm) as a function of the accumulated amounts (in PV) of the injected liquids in similar flooding experiments. The drill cores come from the San Andres rock and have a length of 55 to 6 2.4 cm and a diameter of 2.5 cm. These cores are covered with Teflon tapes wrapped, rolled in aluminum foil, then between brackets made of stainless steel clamped in a Teflon tube, then inserted into a rubber sleeve and finally fixed in a triaxial core holder. The loading Core holder is fixed horizontally in a constant temperature bath and evacuated. The core then becomes saturated and its permeability to brine is determined. The core was saturation of oil with an initial saturation oil flow of 300 cm per day flows through. Then a brine solution was injected at 300 cm per day to get a to achieve water-flooded remaining oil saturation.
Nach Verminderung der Strömungsrate auf 7,5 cm pro Tag wurde der Gegendruck auf etwa 41 Atm eingestellt.After reducing the flow rate to 7.5 cm per day was the back pressure is set to about 41 atm.
Die Kurve P bezieht sich auf das gleichzeitige Einpressen von CO2 und einer Salzlauge, die 0,1 % Neodol 25-9 als oberflächenaktive Substanz enthält, wobei das Volumverhältnis 2:1 beträgt. Die Geschwindigkeit des Eingangsstroms der vereinigten Volumen beider Phasen betrug 27 cm pro Tag. Die ölförderung war mit der besten Förderung, die durch konti-. nuierliches CO-j-Einpressen erzielt wurde, vergleichbar, ebenso mit jener, bei der in einem früheren Experiment dem gleichzeitigen Einpressen von CO0 und Salzlauge das Einpressen von 0,3 PV Salzlauge die 0,5 % Neodol (nachdem nur 0,74 PV C0? eingepresst wurden, vorausgegangen war. Wie aus Kurve P zu entnehmen ist, sind im Versuch 1,4 PV CO2 notwendig, um denselben Prozentsatz zu erzielen.The curve P relates to the simultaneous injection of CO 2 and a brine which contains 0.1% Neodol 25-9 as surface-active substance, the volume ratio being 2: 1. The velocity of the inlet flow of the combined volumes of both phases was 27 cm per day. The oil production was with the best production that by continuous. In an earlier experiment, the simultaneous injection of CO 0 and brine, the injection of 0.3 PV brine, 0.5% Neodol (after only 0.74 PV C0? were pressed, was preceded. As of curve P is apparent from 1,4 PV CO 2 are needed in an attempt to achieve the same percentage.
~"592 ~ " 592
- 2Ό -- 2Ό -
Solche vergleichbaren Versuche zeigen, dass es angebracht ist, wenn vor dem gleichzeitigen Einpressen des CO2 und der Salzlauge mit oberflächenaktiver Substanz mindestens zwei aufeinanderfolgende Mengen von oberflächenaktiver Substanz enthaltenden Salzlauge und CO2, die Porenvolumina in der Grössenordnung von 0,2 bis 0,3 besitzen, eingepresst werden. Wie in Kurve P gezeigt ist, erhöht sich der diffentielle Druck über 14 kg/cm2 bei aufeinanderfolgenden Einpressungen von 0,4 PV und erreicht ein Maximum bei ungefähr 1,4 PV.Such comparable tests show that it is appropriate if, before the simultaneous injection of the CO 2 and the brine with surface-active substance, at least two successive amounts of surface-active substance-containing brine and CO 2 , the pore volumes in the order of magnitude of 0.2 to 0.3 have to be pressed in. As shown in curve P, the differential pressure increases above 14 kg / cm 2 for successive impressions of 0.4 PV and reaches a maximum at around 1.4 PV.
Im Gegensatz dazu zeigt Kurve Q das Druckverhalten, das für Einpressungen von CO2 und Salzlauge ohne oberflächenaktive Substanz typisch ist. Der Druckgradient wird während der M-Einpressung von etwas mehr als 0,5 PV CO2 allmählich vermindert. Die M-Einpressung der Salzlauge verursacht einen steilen Anstieg des Druckgradienten während des Einpressens der ersten 0,1 PV der Salzlauge, auf den jedoch sofort eine Abnahme des Druckgradienten während des Einpressens der nächsten 0,2 PV folgt.In contrast, curve Q shows the pressure behavior that is typical for injections of CO 2 and brine without a surface-active substance. The pressure gradient is gradually reduced during the M injection of a little more than 0.5 PV CO 2. The M injection of the brine causes a steep increase in the pressure gradient during the injection of the first 0.1 PV of the brine, but this is immediately followed by a decrease in the pressure gradient during the injection of the next 0.2 PV.
Xl Γ29Xl Γ29
Claims (5)
das Strömen der Flüssigkeit mit weitgehend gleicher Geschwindigkeit andauert und in der einströmenden Flüssigkeit Anteile des CO2, der gewählten oberflächenaktiven Substanz und der wässrigen Flüssigkeit, deren Salzgehalt zumindest weitgehend jenem der wässrigen Flüssigkeit in der Gesteinsschicht entspricht, enthalten ist, so dass mit den besagten Teilen vor oder bald nach dem Eintritt in die Lagerstätte, durch Zusammenpressen und Aneinanderreihen eine weitgehend homogene Dispersion des C0„ in der wässrigen oberflächenaktiven Substanzlösung gebildet wird, und dassLiquids flow in and out at the injection and exit points at speeds that ensure a desired oil delivery rate and a pressure in the zone that is sufficient to liquefy the CO "if the flow liquid is an aqueous liquid whose salt content is at least largely that of the aqueous liquid in the zone corresponds; and that
the flow of the liquid continues at largely the same speed and the inflowing liquid contains proportions of CO 2 , the selected surface-active substance and the aqueous liquid, the salt content of which at least largely corresponds to that of the aqueous liquid in the rock layer, so that with said parts before or soon after entry into the deposit, a largely homogeneous dispersion of the CO 2 is formed in the aqueous surface-active substance solution by pressing together and lining up, and that
weitgehend dieselben Geschwindigkeiten für das Einpressen der Flüssigkeit und der Abgabe aufrechterhalten werden und dass mit der einströmenden Flüssigkeit Teile der gewählten oberflächenaktiven Substanz, C0„ und eine wässrige Flüssigkeit, deren Salzgehalt mindestens weitgehend demjenigen der Salzlauge in der Lagerstätte entspricht, eingeschlossen sind; und dasswhile injection and discharge rates are maintained that are sufficient for a substantial liquefaction of the CO 2 pressure and a suitable oil flow between the injection and discharge lines in the deposit, whereby the circulating liquid flows a is aqueous liquid, the salt content of which corresponds at least partially to that of the brine in the deposit; and that
largely the same speeds for the injection of the liquid and the discharge are maintained and that with the inflowing liquid parts of the selected surface-active substance, CO "and an aqueous liquid, the salt content of which at least largely corresponds to that of the brine in the deposit, are enclosed; and that
das Einpressen von Flüssigkeit zum Verdrängen des· Öls in die Austrittsstellen andauert.the inclusion of such parts of the surface-active substance, the CO "and the brine continues until the volume of this dispersion of CO" in the aqueous surface-active substance solution is at least largely sufficient to form a band that remains intact during its displacement to the exit points, and that
the pressing of liquid to displace the oil into the exit points continues.
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